Valget af skæreværktøjer og værktøjer er et af de vigtige indhold i CNC-bearbejdningsteknologi, som ikke kun påvirker bearbejdningseffektiviteten af værktøjsmaskinen, men også direkte påvirker bearbejdningskvaliteten. Sammenlignet med traditionelle bearbejdningsmetoder har CNC-bearbejdning højere krav til skæreværktøjer og værktøjer. Ikke kun kræver det høj præcision, god stivhed og holdbarhed, men det kræver også stabil størrelse og praktisk installation og justering.

CNC bearbejdning værktøj materialer 1. højhastighedsstål

Højhastighedsstål, også kendt som front stål eller hvidt stål. Det er et legeret stål, der indeholder elementer som wolfram (W), molybdæn (Mo), chrom (Cr), vanadium (V), kobolt (Co), osv Det er opdelt i to store serier af wolfram og molybdæn og er et traditionelt værktøjsmateriale. Dens stuetemperatur hårdhed er 62-65HRC, og dens termiske hårdhed kan øges til 500-600 ℃. Efter slukning er deformationen lille, let at skærpe og kan smedes og skæres. Det kan ikke kun bruges til fremstilling af bore- og fræsere, men også til fremstilling af komplekse skæreværktøjer som tandfræsere og formning af fræsere. På grund af sin lave tilladte skærehastighed (50m / min), anvendes den dog mest til lav hastighed bearbejdning på CNC-maskiner. Almindeligt højhastighedsstål er repræsenteret ved W18Cr4V.

2. Hård legering

Hård legering er et pulvermetallurgi produkt fremstillet af carbider (WC, TiC, TaC, NbC osv.) med høj hårdhed og smeltepunkt, ved hjælp af Co, Mo, Ni som bindemidler. Dens stuetemperatur hårdhed kan nå 74-82HRC og kan modstå høje temperaturer fra 800 ℃ til 1000 ℃. På grund af de lave produktionsomkostninger kan den udvise fremragende skæreevne i mellemhastighed (150m / min) og høj feed skæring, hvilket gør det til det mest udbredte værktøjsmateriale i CNC-bearbejdning. Men dens slagsejhed og bøjningsstyrke er meget lavere end dem i højhastighedsstål, så det er sjældent lavet til integrerede skæreværktøjer. Ved praktisk brug fastgøres hårde legeringsskæreblokke generelt på skærekroppen ved svejsning eller mekanisk spænding. De almindeligvis anvendte hårde legeringer omfatter wolframkobolt (YG) legeringer (YG8, YG6, YG3), wolframtitanium (YT) legeringer (YT5, YT15, YT30) og wolfram titanium tantal (niobium) (YW) (YW1, YW2) legeringer.

3. belagt hård legering

Belægningsværktøjer i hårdlegering fremstilles ved belægning af et eller flere lag slidstærke TiN, TiCN, TiAlN og Al2O3 på hårdlegerede værktøjer med god sejhed. Belægningens tykkelse varierer fra 2 µm til 18 µm. Belægninger har normalt to funktioner: på den ene side har de en meget lavere varmeledningskoefficient end værktøjssubstratet og emnematerialet, hvilket svækker værktøjssubstratets termiske effekt; På den anden side kan det effektivt forbedre friktion og vedhæftning under skæreprocessen, hvilket reducerer dannelsen af skærevarme. TiN har lave friktionsegenskaber, hvilket kan reducere tabet af belægningsvæv. TiCN kan reducere slid på den bageste skæreflade. TiCN belægningen har en højere hårdhed. Al2O3 belægning har fremragende varmeisoleringseffekt. Sammenlignet med hårde legeringer skæreværktøjer har belagt hårde legeringer skæreværktøjer forbedret betydeligt med hensyn til styrke, hårdhed og slidstyrke. Til skæring af emner med en hårdhed på 45-55 HRC kan lavprisbelagte hårde legeringer opnå høj hastighed skæring. I de seneste år har nogle producenter stolet på at forbedre belægningsmaterialer og proportioner, hvilket i høj grad har forbedret egenskaberne af belagte skæreværktøjer.

4. Keramiske materialer

Keramik er et af de skæreværktøjsmaterialer, der har udviklet sig hurtigt og er blevet mere og mere udbredt i de sidste 20 år. I den nærmeste fremtid kan keramik føre til en tredje revolution i skærebearbejdning efter højhastighedsstål og hårde legeringer.

Keramiske skæreværktøjer har fordele såsom høj hårdhed (91-95HRA), høj styrke (bøjningsstyrke på 750MPa ~ 1000MPa), god slidstyrke, god kemisk stabilitet, god klæbestandighed, lav friktionskoefficient og lave omkostninger. Ikke kun det, keramiske skæreværktøjer har også høj temperatur hårdhed, når 80HRA ved 1200 ℃. Ved normal anvendelse har keramiske skæreværktøjer en ekstremt lang levetid, og skærehastigheden kan øges med 2-5 gange sammenlignet med hårdlegerede skæreværktøjer. De er særligt velegnede til bearbejdning af materialer med høj hårdhed, præcisionsbearbejdning og højhastighedsbearbejdning. De kan bearbejde forskellige typer af hærdet stål og hærdet støbejern med en hårdhed på op til 60 HRC. Almindeligt anvendt omfatter aluminiumbaseret keramik, siliciumnitridbaseret keramik og metalkeramik. Alumina baserede keramiske skæreværktøjer har højere termisk hærdning end hårde legeringer Under højhastighedsskærebetingelser gennemgår skærekanten generelt ikke plastisk deformation, men dens styrke og sejhed er lavere. Ud over høj termisk hårdhed har siliciumnitridbaseret keramik også god sejhed. Sammenlignet med siliciumoxidbaseret keramik er dens ulempe, at den er tilbøjelig til høj temperatur diffusion under stålbearbejdning, hvilket intensiverer værktøjsslitage. siliciumnitridbaserede keramiske værktøjer anvendes hovedsageligt til periodisk drejning og fræsning af gråt støbejern. Cermet metal er et værktøjsmateriale baseret på hårde legeringer, men med lavere affinitet, god friktion og bedre slidstyrke.Det kan modstå højere skæreemperaturer end konventionelle hårde legeringer, men mangler slagbestandighed, sejhed under tung bearbejdning og styrke ved lave hastigheder og høje fremføringshastigheder for hårde legeringer. Gennem omfattende forskning, forbedring og indførelse af nye fremstillingsprocesser er bøjningsstyrken og sejheden af keramiske materialer blevet betydeligt forbedret i de seneste år, f.eks. den nye metalkeramiske NX2525 udviklet af Mitsubishi Metal Company i Japan og CT serien af metalkeramiske klinger og den belagte metalkeramiske klinge serie udviklet af Sandvik Company i Sverige har betydeligt højere bøjningsstyrke og slidstyrke end almindelig metalkeramik, hvilket i høj grad udvider anvendelsesområdet af keramiske materialer.

5) Cubic bornitrid (CBN)

CBN er et kunstigt syntetiseret høj hårdhed materiale med en hårdhed på op til 7300-9000HV. Dens hårdhed og slidstyrke er kun sekund til diamant, og det har fremragende høj temperatur hårdhed. Sammenlignet med keramiske skæreværktøjer, dens varmebestandighed og kemiske stabilitet er lidt værre, men dens slagsejhed og anti knusning ydeevne er bedre.

Det anvendes i vid udstrækning til skæring af hærdet stål (over 50HRC), perlitgrå støbejern, kølet støbejern og højtemperaturlegeringer. Sammenlignet med hårde legeringsskæreværktøjer kan dens skærehastighed øges med en størrelsesorden. PCBN (polykrystallinsk kubisk bornitrid) skæreværktøjer med højt CBN indhold har høj hårdhed, god slidstyrke, høj trykstyrke og god slagsejhed, men deres ulemper er dårlig termisk stabilitet og lav kemisk inerthed, hvilket gør dem egnede til skæring af varmebestandige legeringer, støbejern og jernbaserede sintrede metaller. CBN-partikelindholdet i komposit PCBN-skæreværktøjer er relativt lavt, og keramik anvendes som bindemidler, hvilket resulterer i lavere hårdhed, men dette kompenserer for den dårlige termiske stabilitet og lave kemiske inerthed af PCBN med højt CBN-indhold, hvilket gør det velegnet til skæring af hærdet stål. I anvendelsesområdet for skæring af gråt støbejern og slukket stål er keramiske skæreværktøjer og CBN skæreværktøjer til samtidig udvælgelse. Ved tørskæring af hærdet stål er omkostningerne ved brug af Al2O3 keramik lavere end for PCBN materialer, fordi keramiske skæreværktøjer har god termisk og kemisk stabilitet, men de er ikke så hårde og hårde som PCBN skæreværktøjer. Keramiske skæreværktøjer er et bedre valg, når du skærer emner med en hårdhed under 60 HRC og små fremføringshastigheder. PCBN skæreværktøjer er velegnede til situationer, hvor emnets hårdhed er højere end 60 HRC, især til automatiseret bearbejdning med høj præcision.

6. Polykrystallinsk diamant (PCD)

Som det hårdeste skæreværktøjsmateriale har PCD en hårdhed på op til 10000HV og den bedste slidstyrke. Det kan behandle bløde ikke-jernholdige metalmaterialer med høj hastighed (1000 m/min) og præcision. Det er dog følsomt over for slag, let at bryde og har en stærk affinitet for jern i jernholdige metaller, som let kan udløse kemiske reaktioner. Generelt kan det kun bruges til behandling af ikke-jernholdige dele, såsom ikke-jernholdige metaller og deres legeringer, glasfibre, ingeniørkeramik og hårde legeringer, som er ekstremt hårde materialer.